题 目
(7分)化学学习小组的同学利用如图所示的装置测定某金属元素M的相对原子质量。
【设计与实验】(每步反应充分进行)
①连接装置,并检查装置气密性;
②将该金属元素的氧化物(MO)放入硬质玻璃管中,称其总质量为76.6g(硬质玻璃管的质量为55.0g);
③打开分液漏斗活塞向锥形瓶中滴加浓盐酸,待装置内空气排尽后,称量装置E的质量为200.0g;
④点燃酒精灯,待D中固体完全反应后,停止加热。待D中玻璃管冷却至室温,关闭分液漏斗活塞;
⑤称量装置E的质量为205.4g。
【问题讨论】
(1)写出B装置中发生反应的化学方程式_______
(2)C装置的作用是_______
【得出结论】经过分析与计算,得出M的相对原子质量为_______(结果保留1位小数)
【误差分析】若D中样品未完全反应,则测得的M的相对原子质量将_______ (填:偏大/偏小/无影响)
【拓展探究】实验结束后,有同学提出:可以利用该实验验证水中氢氧元素的质量比。还需补充测量反应后________装置(填字母)的质量。
01
明确实验目的
这是一个定量实验;
用氢气还原MO,通过生成物水的质量 倒推 M的相对原子质量
02
梳理各装置的作用和细节
01
A装置
Zn和浓盐酸产生氢气
图示中强调是浓盐酸,那么必须考虑其的挥发性;酸能和后续装置中的金属氧化物反应
还有生成氢气会混有的水蒸气,在后续定量中将产生影响
02
B装置
NaOH溶液吸收A中挥发出来的HCl气体:NaOH+HCl=NaCl+H2O
这个多功能瓶中有一个连接大气的玻璃管,它起到的首要作用平衡体系中的气体压强,另外在实验结束阶段停止加热之后冷却时装置内的压强会下降,此处起到防倒吸功能,空气经玻璃管中进入NaOH,顺带吸收空气中的CO2,当然,这个CO2是否被吸收其实无所谓
03
C装置
浓硫酸:吸收水蒸气
这个水蒸气的来源有:氢气制取时顺出来的水蒸气;气体从B瓶NaOH溶液中顺出来的水蒸气;以及空气从B中进入平衡气压时氯化钙的相对原子质量,空气中的水蒸气。
04
D装置
氢气还原金属氧化物:
05
E装置
吸收D中反应生成的水,并通过质量差测定H2O的质量
题目中说明各装置中反应充分进行,那么H2O就是充分被吸收,
06
F装置
碱石灰也是吸收水的。
在是实验结束的阶段,停止加热,装置冷却,空气可能倒吸入E浓硫酸中,F在这里是吸收空气中的水蒸气,避免E中测定的数据不准确。
03
解题
01
B中的化学方程式
NaOH+HCl=NaCl+H2O
这里的HCl是浓盐酸挥发导致的
这一空题目中,“主要的化学方程式”会比较合适,毕竟在后续装置冷却过程中,有空气从这里进入,还涉及到CO2和NaOH的反应。
02
C的作用
吸收水蒸气
至于水蒸气哪里来的,不重要。
03
计算
金属的相对原子质量是56
题目在步骤4中强调金属氧化物是完全反应,那么参与反应的金属氧化物质量就是:76.6g-55.0 g= 21.6g;装置E浓硫酸洗气瓶中质量增加就是生成的水的质量205.4 g – 200g = 5.4 g
经计算,M=56
这一空是化学方程式计算的逆向运用,已知各物质质量,回头求算相对分子质量的比值,从而得到M的相对原子质量。
04
对结果的影响
偏大
从上一步计算中可知:
如果MO没有完全反应,生成的水m(H2O)比完全反应时要小,对金属的相对原子质量的推理结果就是偏大
05
拓展
补充测定D装置反应后的质量
验证水中氢氧元素比,需要得到其中某种元素的质量,另一种元素的质量用总质量去做减法。
水的质量是5.4g,其中的氢元素来源于氢气,但生成的氢气是一部分参与反应,另一部分用于排出装置内原有空气了,无法得到参与反应的氢气质量
水中的氧元素来源于金属氧化物中的氧元素,那么只需再测定反应后D装置中“玻璃管+残留物”的总质量,并比较它与反应前21.6g之间的差值,就是金属氧化物中的氧元素质量,也就是H2O中的氧元素了。再通过水的质量减去氧元素的质量,就可知水中的氢元素的质量,从而得到氢氧两种元素质量之比。
这个质量比的得出氯化钙的相对原子质量,是不要求实验中 MO一定要完全反应的,只要反应发生了就可以了
04
一点啰嗦
01
什么时候要考虑水蒸气的质量
在定量实验中,由于气体离开洗气瓶,从吸收剂溶液中顺出来的水蒸气是极少量的,“通常”不用考虑
在定性实验中,顺出来的水蒸气是有和没有的问题,必须考虑
气体在加热前,必须干燥。
02
误差和影响
实验误差是在实验过程中受到的非实验因素造成的干扰。包含方法误差、测量工具的误差、环境误差、炒作误差等;其中的操作误差是仪器没有校准、调整不当。
因为操作错误,而出现对结果的影响,不是误差。
实验目的是否达成,与实验结果 是否准确 是两件事情,这就类似于努力的学习了,但一定能成为第一名吗?
03
关于气密性
这套实验装置的AB部分该怎么检查气密性呢 ?
用止水夹夹住BC之间橡皮管,手捂A装置锥形瓶,观察到B瓶玻璃管中液面上升,松开手后,观察到液面回落,说明气密性良好
04
关于碱石灰
教材中没有明确给出碱石灰的相关成分,故题目中应该增设一个已知条件,给出碱石灰的主要成分是NaOH和CaO。虽然能做到这个题目并头脑清晰的学生都应该知道碱石灰是啥,但这个和题目该不该给出是两件事情。
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05 四瓶溶液的鉴别
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